From plant glucosinolates to fungal nitrilasesnitric oxide function during the botrytis cinerea-host plant interaction

Abstract

El óxido nítrico (NO) es una molécula señalizadora con funciones importantes y variadas tanto en plantas como en hongos. En plantas ha sido estudiado ampliamente en sus funciones de desarrollo, metabolismo y respuesta a enfermedades. Influye en los procesos de germinación, crecimiento radicular, respiración, cierre estomático y respuestas adaptativas a estreses bióticos y abióticos. En el caso de los hongos la biosíntesis y las funciones fisiológicas de esta molécula han sido estudiadas de forma muy limitada, aunque estudios recientes indican que el NO participa en numerosos procesos fisiológicos también en este grupo de organismos. En nuestro grupo de investigación trabajos anteriores han elucidado un rol del NO durante la germinación y desarrollo temprano en Botrytis cinerea. Esta tesis doctoral está dividida en tres capítulos cuyo eje central es la implicación del NO en la interacción de B. cinerea con la planta huésped. En la misma se analizaron diferentes mutantes afectados en la homeostasis de NO en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Se abordaron, además, otras especies de interés agronómico como son Vitis vinífera y Phaseolus vulgaris. En el capítulo uno se presentan resultados relativos a la acción del NO respecto al metabolismo secundario con especial interés en los glucosinolatos. Los glucosinolatos son un grupo de metabolitos secundarios encontrados en 16 familias botánicas de plantas dicotiledóneas angiospermas y particularmente abundantes en la familia Brassicaceae, especialmente importantes en la defensa frente a insectos y patógenos. En esta sección, nuestro objetivo ha sido estudiar el papel del NO durante la interacción B. cinerea-A. thaliana con especial énfasis en el metabolismo secundario. El capítulo dos está enfocado en el análisis de la función de la/s nitrilasa/s en el hongo B. cinerea. Los nitrilos son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional (-CN) y suelen ser producidos como metabolitos de defensa de las plantas. Las nitrilasas catalizan la hidrólisis de estos compuestos a sus ácidos carboxílicos correspondientes. Puede que las nitrilasas formen parten de mecanismos que faciliten la colonización de las plantas y que tengan un rol en la síntesis hormonal, la utilización de nitrógeno y el catabolismo de glucosinolatos. B. cinerea posee 4 genes codificadores de nitrilasas (Bcin02g03010, Bcin14g00790, Bcin05g04960 and Bcin12g06180). De estos cuatro genes, previamente se ha comprobado que dos son altamente inducidos con la aplicación de NO exógeno. Esta inducción es mayor en los mutantes del gen BCFHG1, codificador de una flavohemoglobina, la cual constituye el método principal de detoxificación de NO que posee el hongo y le confiere protección frente a estrés nitrosativo. El capítulo está centrado en el análisis funcional de la nitrilasa codificada por el gen Bcin12g06180, la cual presenta la mayor inducción en dicho mutante con la aplicación de NO exógeno. Por último, tomando en cuenta la importancia de las enzimas nitrilasas en la degradación de los glucosinolatos y la influencia del NO sobre esta en el sistema de B. cinerea, decidimos analizar la actividad nitrilasa en Arabidopsis. Arabidopsis posee cuatro genes codificadores de nitrilasas (NIT1–NIT4), nombrados consecutivamente en el orden de su descubrimiento. Los mutantes de la homeostasis del NO de Arabidopsis podrían estar afectados en la degradación de glucosinolatos y/o sus productos de hidrólisis por lo que el objetivo de este capítulo es la evaluación de estas enzimas en un sistema afectado en la homeostasis de NO.